Das Staatsgebiet der Deutschen Demokratischen Republik bestand aus den heutigen deutschen Ländern Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen sowie dem Amt Neuhaus in Niedersachsen. Strittig war die Einbeziehung Ost-Berlins. Naturräumlich erstreckte sich die DDR durchschnittlich etwa 450 Kilometer in Nord-Süd-Richtung, die mittlere Ost-West-Ausdehnung betrug rund 250 Kilometer. Den nördlichsten Punkt der DDR markierte der nordwestlich von Kap Arkona gelegene Gellort auf der Insel Rügen, den südlichsten Punkt Schönberg Am Kapellenberg als Ortsteil von Bad Brambach (Vogtland). Der westlichste Punkt lag in der Nähe des Dorfes Reinhards in der Rhön, der östlichste in der Nähe von Zentendorf zwischen Rothenburg und Görlitz.
Im Norden bildete die Ostsee eine natürliche Grenze, wobei die Hoheitsgewässer der DDR teilweise an die der Bundesrepublik Deutschland, Dänemarks sowie der Volksrepublik Polen (von Nordwesten nach Nordosten gesehen) angrenzten. Zu Polen bestand im Osten die Oder-Neiße-Grenze, an die sich im Südosten das Gebiet der damaligen Tschechoslowakei anschloss. Im Westen und Südwesten der DDR verlief die innerdeutsche Grenze zur Bundesrepublik. In ihrer Mitte umschloss die DDR das Gebiet von West-Berlin.
Der Norden und die Mitte der DDR waren Teil der eiszeitlich geprägten Norddeutschen Tiefebene und nahmen drei Fünftel der gesamten Landesfläche ein. Dort wechseln sich wellige Grund- bzw. Endmoränenlandschaften wie der Nördliche und Südliche Landrücken mit ebenen Sanderflächen und Urstromtälern ab (Mecklenburgische Seenplatte, Märkische Seen). So finden sich in diesem Tiefland auch die meisten Seen der vormaligen DDR, wozu mit der Müritz, sowie dem Schweriner See und dem Plauer See auch die größten Binnengewässer zählen. Der Süden des Landes wird hingegen von den Mittelgebirgen eingenommen (Harz, Thüringer Wald, Rhön, Erzgebirge, Elbsandsteingebirge, Sächsische Schweiz, Lausitzer Bergland, Zittauer Gebirge), in denen von Norden her ausgeprägte Beckenlandschaften hineinragen (Leipziger Tieflandsbucht, Thüringer Becken). Die höchsten Erhebungen der DDR waren der Fichtelberg mit 1214 m, gefolgt vom Brocken (1142 m) und vom Auersberg (1019 m).
Elbe und Oder, durch verschiedene schiffbare Kanäle (Oder-Havel-Kanal, Oder-Spree-Kanal) miteinander verbunden, stellen auf früherem DDR-Gebiet die beiden größten Flussgebiete mit großer Bedeutung für die seinerzeitige DDR-Binnenschifffahrt dar. Die Elbe mit ihren zahlreichen direkten und indirekten Zuflüssen, wie Saale, Havel, Mulde und Spree durchzieht anders als die an der Ostgrenze gelegenen Flüsse Oder und Lausitzer Neiße das gesamte ehemalige Territorium der DDR. Zu den weiteren nur zum Teil schiffbaren Wasserläufen auf DDR-Gebiet zählen Peene, Warnow und Werra.
Zur DDR gehörten als flächenmäßig größte Inseln Rügen, Usedom, Poel und Hiddensee sowie die Halbinsel Fischland-Darß-Zingst.
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